氢冷发电机半开端盖临检浅议

永泰能源张家港沙洲电力有限公司 季永华 国家电投集团南阳热电公司 贾远桥 贾学森

燃煤火力发电机组参与电网的深度调峰后，特别是600～1000MW 的大容量氢冷发电机组频繁参与电网进相运行和深度调峰，因为其定子和转子的几何尺寸较大，内部结构复杂，线棒所受到的不利因素较多，加速了临边绝缘部位的振动磨损，需要定期打开发电机定子端盖进行内部检查，由于受到工期限制，以前只有在机组的A/B 级检修期间才可以进行，这样不利于发电机可靠性诊断和监护。本文就半开端盖临检方法的必要性、可行性和开盖注意事项进行了阐述。

1 发电机定期开端盖检查的必要性

1.1 必要性

大型燃煤发电机组在频繁的进相运行和深度调峰期间，发电机一些运行参数长期处于非额定的状态下运行，特别是发电机定子内部结构复杂，转子和定子线棒在电磁受力变化、构件谐振幅度和频率变化、热变形和蠕胀等因素的影响下，许多内部应力会处于非正常状态。

比如发电机组参与电网频繁的进相和深度调峰期间，定子线棒绕组的电磁交变受力变化幅度增大，范围更广，所引起局部谐振的幅度增大，对绝缘材料磨损、铜线棒变形有较大影响，加之铁芯蠕胀、内部热循环应力、构件的装配紧力与间隙、定子内冷水和密封油以及氢气的管接头紧固力等，所受力交替变化增大，长期运行中加剧内部的松动和磨损，甚至会导致定子绕组出现端部支架断裂，转子线棒的离心力和热应力与振动叠加，可能发展成匝间短路，局部铁芯松动，内冷水、氢气和密封油接头渗漏等情况的出现。另外，当发电机出现了漏氢、漏油以及密封瓦工作不正常等故障时，也需要打开发电机两端的端盖进行消缺。

1.2 现实困难

随着发电厂设备管理水平不断提高，设备检修质量和可靠性也在逐步提高，也可能因为一些发电公司为了压缩检修成本，将发电机组的等级检修周期间隔不断地延长，如发电机组的A 级检修工程的时间间隔，国产燃煤600MW 发电机组由4～6年延长到5～7年[1]，而且还不断地压缩等级检修工期，降低等级检修级别，这样的情况在现实中较多，而B 级检修在相邻的两个A 级检修间隔年限之内，根据设备情况不一定会有。

另外，发电机的常规检查项目，非已经暴露的设备必修缺陷，往往排不上等级检修工程的主线重点项目，只能跟随汽机和锅炉专业检修工期，被动地安排发电机检查项目，在时间有限的情况下想安排发电机开端盖进行内部检查困难，生产管理人员在制定检修计划时，也往往觉得因工期问题而不好安排，近年来一些电厂改进开端盖工艺，结合制造厂的不抽转子，依靠微型机器人的内部探测技术服务，利用C 级检修进行内部检查，极大地提高了半开端盖进行内部检查的实施价值和实际意义。

2 半开端盖检查的可行性

2.1 弊端分析

半开端盖就是仅仅拆开发电机定子励侧或两侧的上半端盖不抽转子，检测人员和试验检测仪器可以进入发电机定子内部进行检查、检测作业，只要不开展大型的检修作业，与全开端盖效果差别不大。但是半开端盖一是会造成上、下半端盖的垫片材质和厚度及密封安装的不一致性，回装后密封程度较差；二是作业空间造成了密封瓦的拆装和间隙调整困难，检修操作难度大，检修质量不好保证，有可能会导致发电机漏氢以及密封瓦支撑固定件绝缘不合格，解决较困难，发生返工的情况，导致工期延误。

表1 国产燃煤发电机组A 级检修时间间隔的历史演变

表2 汽轮发电机组等级检修标准项目停用时间（DL/T838-2017）

2.2 可行性分析

大型发电机组的C 级检修，一般为两年检修1次，如何利用机组的C 级检修期间（600MW 等级机组的C 级检修工期规定20～26天，1000MW 等级机组的C 级检修工期规定26～30天），完成开端盖内部检查的临检项目，如600MW 级别的汽轮发电机组，从机组解列停运开始计算工期，按照拆装发电机端盖的工序步骤，初步推算开端盖所需要的工期。

一是从机组解列停机到汽轮机轴系轴承润滑油系统完全停运，安装有汽轮机汽缸快速冷却装置的机组，需要1周左右的时间。二是拆除发电机励磁小间和滑环碳刷，外部连接油管，人孔盖及热工附件1天时间。三是拆除两端端盖和内部的支持轴承与密封瓦，需要3天左右时间。四是电气专业内部检查，或聘请制造厂技术服务人员使用微型机器人进行发电机内部检查和一般性消缺，需要1周左右的时间。五是回装密封瓦和支持轴承，回装端盖需要4天左右时间。六是恢复发电机励磁小间和滑环碳刷，外部连接油管，人孔盖及热工附件1天时间。七是最后做发电机电气性能试验和氢气系统气密性试验，顺利的话需要两天左右时间。八是机组启动需要两天的时间。

所以，如果安排发电机拆端盖进行内部临时检修消缺，整个检修工期最快也需要安排30天以上，那么采用半开端盖，就是不抽转子仅仅打开发电机定子两端的上半端盖，就可以将作业工期压缩到25～30天，如果检修人员和技术力量充足，实行轮班加班，工期就更加容易保证。对一些小型氢冷发电机和不需要拆装密封瓦的端盖结构，则更好实现。

2.3 其他方法

如果仅仅将发电机定子的人孔打开，检查人员进入内部，也可以完成一些局部检查，但是无法进入较大型的仪器设备进行检查，许多检查项目做不了，即便发现了问题也很难处理。

2.4 新技术的采用

近年来，发电机制造厂家针对大型发电机深度调峰后的故障增多，也采取了一些措施，如研制出超薄机器人，采用成熟的集成化机器人检测系统，不抽转子进入发电机转子与定子铁芯的间隙内部，遥控爬行在窄小的膛内间隙之间进行探测和录像，采集到高精度数字图像和数据图，从而做出初步的定性定量结论，做到了不抽发电机转子，快速全面地检测发电机定子膛内部状态，为业主公司提供较为全面、专业的分析和评估，可以提出预测性的建议和维护规划，帮助业主公司提高发电机运行可靠性，其检查的内容大致如下[2]。

一是防止定子绕组绝缘损坏和相间短路。槽楔松动检查，即检测定子槽楔松动情况，防止槽楔松动造成绝缘磨损、绕组短路、线棒漏水、线棒疲劳断裂等。

二是防止定子铁心损坏。定子铁心EL CID 检测和可视化检查，即做铁芯EL CID 试验，检测铁芯是否存在短路故障；检查铁芯有无水斑、锈蚀、油垢、金属或绝缘粉末等异常；检查铁芯有无碰伤擦毛情况（毛边毛刺，凹凸点）；检查铁芯有无局部短路过热痕迹。

三是防止发电机局部过热。定子线圈和转子可视化检查，即检查定子线圈和槽楔表面是否有异常迹象；检查定子槽楔是否过热，是否存在破损、黄粉等；检查定子槽楔是否有歪斜现象，是否整齐一致，无外伤及凸起现象；检查转子槽楔表面是否有发热痕迹，通风孔是否有堵塞现象；检查转子楔下垫条有无错位。

四是定子膛内可视化检查。防止机内遗留有异物故障，积油积水现象，即检查膛内定子和转子本体表面表观状态。

发电机制造厂商可派出技术服务人员到现场进行机器人检测，但是发电机拆装端盖需要业主配合，目前电力检修市场业务量少，因半开拆装端盖专业性较强，专业技术人员较少，业主配合有困难。下文就施工操作过程中，应该注意的事项加以简述。

3 半开端盖操作注意事项

一般的检修单位和部门拆装发电机端盖作业的专业分工，多由电气检修专业负责，而发电机支撑轴瓦和密封瓦的拆装基本上属于机务检修专业负责，专业检修公司则是抽调所需的专业技术人员联合施工。因为不抽发电机转子施工作业相对简单，但是拆装发电机端盖所使用的密封胶圈和绝缘垫片种类较多，工序复杂，工艺要求较高，一是端盖上下装配时一些法兰垫片只能使用半圈，存在新老垫片同在一个法兰面上一致性差；二是如果密封瓦的拆装不当，造成漏氢的故障率较高，必须高度重视。

端盖的结构不同，半开端盖时，有的发电机端盖结构需要拆密封瓦，有的则不需要拆密封瓦，两种情况见图1与图2在部件结构和装配方面的区别，首先要确定发电机端盖内部结构属于哪一种，两种不同端盖结构的施工工序与工期计划差别较大，要根据实际情况合理安排。

图1 需要拆密封瓦的端盖结构图

图2 不需要拆密封瓦的端盖结构图

根据本单位发电机端盖的类型，编制出详细的施工方案或检修文件包，认真组织会审修订，确保配件、消耗材料、专用工具准备齐全，施工工序清晰，责任分工明确，质量验收标准明确，业主方、施工方和监理方对施工工艺和工序事先达成一致意见，正确监督指导施工作业，确保施工顺畅不走弯路。

提前向制造厂商订购一套发电机端盖的垫片、胶条，螺栓绝缘垫片和套管，到货后还需要逐一检查核实全套端盖密封垫片和胶条的尺寸和图号，特别是不同直径的密封胶条，厂家是按照长度发货的，不是成品配件，需要现场照配剪裁对粘成型，以免用错而导致质量缺陷和延误工期。

一是专用工具准备，如支撑瓦翻出下瓦的抬轴器（安装环），密封瓦支座、密封环的L 型吊具等制造厂随机的检修专用工具，应提前运送到现场检查清洗备用。

二是密封瓦块较轻薄，在瓦座中浮动运行，动静部件之间的装配间隙小，容易卡涩漏氢，对瓦块变形和油中的杂质十分敏感，长周期运行或检修操作不当以及回装时清洗不干净等，都会引起变形和卡涩，因此密封瓦解体时，必须测量密封瓦块的两个端面的平面度，测量中分面的对口错位值，水平面间隙以及对内径尺寸，内径与大轴接触的钨金面光洁度等，并做好记录，如与制造厂图纸尺寸不符合，或者尺寸误差超标，要提前及时妥善解决。

三是密封瓦支座的回装质量是管控的重点，回装前需对密封支座仔细清理，包括油路和各装配面，要求所有的进回油管路必须通畅、清洁无异物。清理后分别对密封支座槽宽、错位值等关键数据测量并做记录。

四是密封瓦支座有顶部和底部之分，安装前需区分标记，防止密封支座垂直方向装反；密封瓦块回装后，要从瓦支座的拨动孔中拨动密封瓦块，确认自由灵活能拨动。

五是密封瓦支座和内密封环的回装过程中，注意操作过程保持清洁，并检查新绝缘垫配件大小圈绝缘环，要核实绝缘环孔与端盖螺孔与瓦座进回油孔有无错位遮挡情况，如有错位及时修配，待调整位置合适后，先用少许的瞬干胶黏结固定后再回装，防止回装的过程中发生错位。注意大小绝缘垫片有多层，两层绝缘环开口位置是需错开180°。回装过程中必须不断地检测绝缘电阻值，用500V 及以上的摇表测量，绝缘不小于厂家规定数值并做记录，发现不合格及时消除，避免返工。

六是上半端盖回装前先将下半未拆卸的端盖注胶槽道重新注胶，监视中分面上的注胶槽，待完全挤压出旧胶，注入新胶后，再回装上半端盖，然后再统一补注胶。注意注胶过程的连贯性，尽量一次连贯性的注胶完成，分阶段注胶过程时间隔时间不可太久。

七是上下半端盖分平面及立面，在过渡拐角对接部位，适当涂抹密封硅胶，型号如LOCTITE-596和HYLOMAR，但是要控制涂抹量，防止过多地溢出，堵塞注胶槽。

八是支撑轴承室的外下油挡（迷宫环）虽然不在拆除检修范围之内，但是也需要与上半一起调整好底部齿尖与大轴的动静间隙，防止开机后漏油，最好拆除清扫后上下一起重新调整装配。

九是轴承座的进出油管法兰绝缘，底部顶轴油管的接头绝缘往往会被忽视，应及时测量，并且绝缘数值符合厂家的要求。

十是气密性试验查漏最好分阶段进行，先充低压粗查消除明显的漏点，然后在正式打额定风压计时，提前安装好气密试验专用的微压计。

大型燃煤发电机组参与电网的深度调峰会越来越频繁，每2～3年检查一次十分必要。采用不抽转子半开端盖检查方法，再结合制造厂商的微型机器人进行内部检测技术，对发电机定子内部的检查还比较全面彻底，解决了利用C 级检修开展工期不足的问题，只要检修施工方案细致到位，配件耗材使用恰当，检修工艺掌握好，可以消除密封瓦和端盖容易漏氢的风险，确保发电机的运行健康水平。